補充教材(1)~電阻與歐姆定律

一、何謂電阻？
　　「電阻」顧名思義，就是阻礙電流流動的因素。當電阻越大，表示阻礙越大，就會讓電流越難流動。所以在相同電壓的條件下，電阻越大，電流就會越小。 而影響電阻大小的因素有四：

材　質：
　　不同的材料，對電產生的阻力也不同，在常見的金屬導體中銀和銅算是電阻最小的，而鉻、鎳的電阻則大的多。在常溫的狀態下，所有會導電的材料都有大小不同的電阻喔！

長　度：
( e( l  }3 q5 [% T( ?3 w- p　　當導電的電子，穿過的材料長度增加時，能量的損耗也會增加。就像跑步愈久愈沒體力，慢了下來一樣，阻檔電流的通過也，讓電流變小。所以長度愈長，電的阻力愈大。
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截面積：
) T$ c; F# ?  m, @) l0 m0 K1 j　　當截面積（橫切面積）越大，能夠傳遞電流的電子就愈多，同心協力之下，當然能讓更多的電流流過，電阻就比較小。
: Z4 j/ J9 m7 [4 {0 N8 k9 T, ?
* m% w3 j$ L1 J$ Z+ b& |溫　度：
' F% _3 h4 N# M% P　　一般的導電材料，當溫度越高時，材料中的電子受到熱能的激勵，會開始不聽使喚，到處亂撞，無法再專心於傳遞電能的工作，而碰撞的結果更讓電流的前進更加不容易，所以當導體的溫度愈高，電阻便會愈大。
: [7 A5 O# e- Q
二、歐姆定律
　　　　歐姆定律為歐姆(Georg Simon Ohm l787～1854德國物理學家)於1826年作的實驗，發現了電流（Ｉ）和電壓（Ｖ）之間成正比。也就是當電壓變成N倍的時候，電流也會變成N倍。但是不同的電阻會讓這個比例常數（除式）有所改變。這個比例常數，就是電阻。此即歐姆定律
) s1 c, _3 e0 N　　　　　　　（Ｒ＝Ｖ／Ｉ）　或　（Ｖ＝Ｉx Ｒ）
" J! h, d( S, l6 A) Q從這個式子我們可以看出，電壓和電流成正比的關係。同時電流電阻成反比。

, ^' F1 Y& d+ O三、電阻的單位
　　電阻的單位稱為歐姆(Ohm)通常記為：Ω。由歐姆定律可界定歐姆之定義如下：若在電阻上施予１伏特的電壓，可得到１安培的電流，就稱這個電阻的大小為１Ω。
  ^* Y  K. W( T" d% M& |! k% w

, r( U( k0 A0 _+ H. T9 n  B

所以說若在電阻上給二伏特的電壓，就可得到二安培的電流喔?



9/28               謝忠成5 Q( U- v  Z2 i3 g$ C2 Z& \

觀念很好！

3 `) F( Q% a+ m0 h; y, n: p給予２Ｖ（伏特）的電壓，則可流過２Ａ（安培）的電流，依照歐姆定律

　Ｖ＝Ｉ＊Ｒ　→　２＝２＊＿＿　→　Ｒ＝１（Ω）

所以當電壓為２Ｖ（伏特），但只能流過１Ａ（安培）的電流時，則電阻大小就是２Ω（歐姆）了
% D4 |- N/ J8 i7 J
: P2 A' O# U# E- i$ \, g　Ｖ＝Ｉ＊Ｒ　→　２＝１＊＿＿　→　Ｒ＝２（Ω）

* P! x( r* x* V# k: ?1 i! j* ~這有點難，要慢慢看喔！

: r. o+ X; v% @1 F3 I

為甚麼在材質上的差別中，電阻會有所不同ㄋ?
材質影響電阻的因素是什麼呢?
) E: g! I2 R7 n' L4 ^! V/ d' N
$ S$ t; |: P& N佑平

這個問題問得很好：

材質跟電阻間的關係，就存在於材質本身的導電率（導電能力）。
我們知道物質是由原子構成的，而原子的基本結構就是原子核與電子。
' P8 B, H! J6 q  D+ Y0 A, T1 K
/ i; m; B' v& z6 [5 k當材質中自由電子（可脫離原子核束縛而到處移動電子）數目越多，就越容易導電；電阻就越小。
# K! P6 ]! ^: w% j4 J) K9 B" b
如果是絕緣體，則電子都被原子核束縛住，所以沒有電流流通的媒介，所以電流就無法通過了。

老師上面說:電流沒有流通的媒介，所電阻就相當相當的大。
也就是說，若是絕緣體的話，電流沒有流通的媒介，就一定都沒有任何電流經過嗎?還是說，還是會有一點點的電流，只是電阻較大而已?

佑平

哈．．．，問得好！
8 b* s4 _/ B" K& H. Y) W
5 Y1 f. U' d# r5 [; p7 h/ C" T為什麼叫做絕緣體，就是沒有辦法讓電流通過，所以我說電阻相當相當大，
只是個形容。不過，即使是絕緣體，也沒有辦法阻止太高的電位差（兩點電
6 t3 }9 U- C$ [壓的差距）。
" |1 t: Y2 f% n
) Z& i7 E( a1 k+ P" _3 O舉例來說：空氣是很好的絕緣體，但如果地面和雲層之間的正負電位差太多，就會產生「閃電」，突破空氣絕緣的限制。

老師上面說:為什麼叫做絕緣體，就是沒有辦法讓電流通過.
3 r, E. Q1 n( q2 T4 f% D* R4 ~! P老師上面又說:即使是絕緣體，也沒有辦法阻止太高的電位差
* [% a8 [+ V  x到底是神麼?

”即使是絕緣體，也沒有辦法阻止太高的電位差”，意思就是說：絕緣（防止電流通過）的能力也是有極限的。
4 }3 ]* ^$ N; R# z
9 C5 L& v# J7 @- X8 ~1 t9 N; k舉例來說：
１顆電池的電量沒辦法穿透一張紙，但１００００顆電池串聯起來的能量，一張紙就檔不下來了！

這樣解釋也許比較容易懂。

也就是說，絕緣體也不能抵擋太陽的電流嚕!
我終於懂了，謝謝老師的回答。

& r4 k4 v& z3 R6 t6 i佑平

老師~~~
0 R$ p( Q1 I; l; I- h發光二極體的亮度會影響車子的行動嗎?
如果車子行走當中,發光二極體掉了車子
8 z2 z: ~# A- F1 q9 b) V2 l5 t/ t還能走嗎?

原帖由 蘇庭葦 於 2008-10-3 22:19 發表
發光二極體的亮度會影響車子的行動嗎?
如果車子行走當中,發光二極體掉了車子
# T1 S6 T3 H& R+ g還能走嗎?

我們的實驗中，LED是用來當指示燈，只負責顯示電路狀態，所以不會影響車子的行動

如果伏特有1000那100毆姆的電阻會不會有事。

原帖由 蘇庭葦 於 2008-10-4 23:39 發表
如果伏特有1000那100毆姆的電阻會不會有事。

跟據歐姆定律：
  W# Z. _$ H5 u- {) Y4 [7 p& i: [8 K
　　電壓　除以　電阻　＝　電流　（Ｖ／Ｒ＝Ｉ）
　　＝＞　　１０００（Ｖ）／１００（Ω ）＝１０（Ａ）
　　Ａ：安培，是電流大小的單位名稱，就像Ｍ（公尺）是長度大小的名稱。

所以電阻接上１０００Ｖ電壓，會有１０Ａ的電流流過，則該電阻將承受一個很大的能量（功率）

　　電壓　乘以　電流　＝　功率　（Ｖ＊Ｉ＝Ｗ）
　　＝＞　　１０００（Ｖ）＊１０（Ａ）＝１００００（Ｗ）　　
7 ?9 S9 B6 k! O; S- k　　Ｗ：瓦特，是能量大小的單位名稱
4 S. i; m( F" P, H% j
6 m5 |6 T  v# i" b/ Q4 q但我們教材用的電阻，能承受的功率只有１／４＝０．２５（Ｗ）

4 m* [7 L* t7 n% m　　１００００Ｗ　遠大於　０．２５Ｗ
接上去會就一定會馬上燒燬的！

老師~~~

把電阻串連在一起,LED會亮的越來越小;
把電阻並連在一起,LED會亮的越來越小.
! Q9 t, u/ o& T, X* k& a6 a對嗎?

老師
最大的伏特是多少。

原帖由 蘇庭葦 於 2008-10-4 23:13 發表
老師~~~

% X5 G4 K  z+ o3 B7 i% Z3 K把電阻串連在一起,LED會亮的越來越小;
4 H2 l! n! ]5 J" T" e3 F把電阻並連在一起,LED會亮的越來越小.
對嗎?

! R3 G6 u4 _* N/ a可以描述一下你說的並聯是如何接呢？

老師
( r7 V3 v& c1 T* b$ s0 ]0 a: V+ yLED是半導體嗎?

並連是電阻的兩端接在一起,
所以串聯就是電阻的一端接在一起。
對嗎?老師

原帖由 蘇庭葦 於 2008-10-5 08:53 發表
並連是電阻的兩端接在一起,
所以串聯就是電阻的一端接在一起。
對嗎?老師

- K; V9 n3 u- |* d$ P; U左邊為串聯電路，電阻有降低ＬＥＤ電流的作用，所以ＬＥＤ亮度會受電阻控制。
) o2 l/ Z: \- a! v. s0 C! Z右邊為並聯電路，電阻沒有降低ＬＥＤ電流的作用，所以ＬＥＤ亮度不會受電阻控制。而且還因為直接接到電池，所以還會燒壞ＬＥＤ。

回答樓上的問題：ＬＥＤ也是用半導體材料製成的。